공랭식 엔진
공랭식 엔진(air cooled engine)은 공기로 엔진의 열기를 식히는 방식의 엔진을 말한다.
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개요[편집]
공랭식 엔진은 엔진을 어느 일정한 온도로 유지하면서 운전하기 위해서는 냉각이 필요한데, 냉각 방법으로는 공기가 외부에서 직접 엔진에 닿게 하는 형식을 취한다. 엔진이 노출되어 있는 오토바이에서 많이 볼 수 있지만, 승용차에서는 엔진룸 내에 설치된 방열을 위한 냉각 팬을 이용하여 강제적으로 바람을 보내야 한다. 그러나 대체로 소음이 심하며 여름철에는 과열이 잦기 때문에 현재는 별로 사용하지 않는다.[1] 현재 공랭식 엔진이 쓰이고 있는 분야는 소형의 공업용 원동기나 예초기, 그리고 이륜차 등이다.[2]
역사[편집]
공랭식 엔진은 대중적인 소형차를 위한 엔진으로서 각광받았다. 1923년 체코의 자동차 제조사 타트라(Tatra)가 개발한 T11 모델이 그 대표적인 예시이다. 타트라 T11은 공랭식 수평대향 2기통 엔진을 차체 전방에 실은 형태의 자동차이다. 그리고 타트라는 1936년, 공랭식 수평대향 4기통 엔진을 차체 뒤쪽에 설치한 형태의 후방엔진-후륜구동(RR) 소형 승용차 T97을 발표했다. 그리고 페르디난트 포르쉐(Ferdinand Porsche)가 이 설계를 무단으로 도용하여 만든 차가 바로 희대의 성공작 폭스바겐 비틀이다. 폭스바겐 비틀은 2003년도까지 멕시코에서 생산되었다. 그리고 포르쉐(Porsche) 역시 공랭식 엔진의 대표 주자였다. 첫 차인 356부터 공랭식 엔진을 사용해 왔으며, 1963년 등장한 911 역시 30여 년에 달하는 세월 동안 꿋꿋하게 공랭식을 유지해 왔다. 특히 포르쉐의 열렬한 마니아들 사이에서는 초대 911로부터 시작된 공랭식 수평대향 6기통 엔진이야말로 포르쉐의 정수로서 취급하는 경향이 강했다. 하지만 1990년대 들어서 강화되어 가는 환경규제와 연비 문제, 그리고 더 이상의 성능 향상이 어렵다는 점 등을 이유로, 1997년 출시된 코드네임 996부터는 수랭식 엔진으로 갈아탔다. 물론 이 과정에서 기존 포르쉐 고객층으로부터 엄청난 반발을 불러왔지만, 지금까지 포르쉐가 생존해 있다는 점에서 비데킹 당시 회장을 비롯한 수뇌부의 판단이 옳았음이 증명되고 있다. 공랭식 엔진을 자동차에 사용한 사례는 유럽뿐만 아니라, 아시아에도 있었다. 일본의 초기 경차는 제2차 세계대전 이후, 이륜차의 원동기를 사용하는 초소형 자동차로부터 시작되었다. 당시 이륜차에 사용되고 있었던 원동기는 대부분 공랭식이었기에, 일본의 자동차 시장에서 공랭식 엔진이 상당한 기간 동안 생명줄을 유지할 수 있었다. 적어도 1950~1960년대까지만 해도, 일본의 경차는 공랭식 엔진들이 주류를 이루고 었었다. 물론 경차의 규격이 마지막으로 변경된 1998년 이래로는 배기량 660cc 미만의 수랭식 엔진이 주를 이루고 있다.[2]
방식[편집]
자연 공랭식[편집]
자연 공랭식은 열을 교환할 때 발생하는 상승기류를 이용해 공기를 교환하여 냉각하는 방식이다. 무게가 가볍고 구조도 간단하여 오토바이 등 발생된 열을 주행 중 발생되는 바람에 의해 쉽게 냉각시킬 수 있다고 상정되는 유형의 엔진에 사용되는 경우가 많다.[3]
강제 공랭식[편집]
강제 공랭식은 엔진 동력으로 냉각 팬을 상시 구동하여 외부 공기를 적극적으로 유입시켜 냉각하는 방식이다. 이름 그대로 강제적으로 냉각시키는 구조로 되어 있다. 자연 공랭식에 비해 복잡한 구조로 되어 있지만, 엔진이 회전할 때 항상 강제 냉각이 이루어진다는 장점이 있다. 이러한 특징 때문에 강제 공랭식은 자동차 등에서 많이 이용되었다.[3]
특징[편집]
- 장점
공랭식 엔진은 수랭식 엔진에 비해 여러가지 장점들이 있었다. 일단 공랭식 엔진은 물이 아닌, 공기로 열기를 식히는 방식이기 때문에 수랭식 엔진에 비해 부품 수도 월등히 적어지고, 그만큼 구조가 간단하다. 부품 수가 적고 구조가 간단하다는 것은 신뢰성과 생산성, 그리고 생산 단가에도 직결되는 부분이다. 무엇보다도 동절기에 냉각수가 얼어버리는 상황으로부터 자유로웠기 때문에 추운 지역에서도 사용하기 좋았다.[2]
- 내구성
엔진을 고회전으로 돌리면 힘이 세지만 열도 많이 발생한다. 냉각 능력이 떨어지는 공랭식 엔진이 고회전형으로 만들어지지 않는 것은 이런 이유 때문이다. 회전이 느리고, 팽창을 고려해 유격을 크게 만든 공랭식 엔진은 수랭식에 비해 힘이 약하나 내구성 측면에서는 그게 더 좋다. 공랭식은 일단 구조가 단순해서 고장을 발생시킬 여지가 많지 않다. 공랭식 엔진은 실린더와 피스톤 사이의 유격이 커서 마찰이 적은데, 이처럼 마찰로 인한 소모가 적다는 건 수명이 길다는 뜻이기도 하다.
- 품질
공랭식 엔진은 수랭식 엔진에 비하여 구조가 간단하고 사용되는 부품의 수도 적기 때문에 조건이 같다면 더 싸야 맞다. 냉각핀이 달린 엔진의 몸체(엔진블록)로 냉각을 하므로 냉각핀의 길이와 형상을 보면 배기량과 성능을 가늠할 수 있다. 냉각핀이 많지 않고 길이도 짧다면 성능도 높지 않다. 그러나 냉각핀이 길고 촘촘하다면 발열량이 많다는 뜻으로 성능도 높고 배기량도 크다. 품질은 금속의 소재와 마감이 좌우하는데, 대개 눈으로 봤을 때 아름답다면 품질도 좋다. 그래서 라이더들은 아름다운 형상의 공랭식 엔진을 더 선호한다.[4]
한계[편집]
공랭식 엔진은 수랭식 엔진에 비해 성능 향상의 폭이 제한적이다. 그래서 자동차 시장에서 퇴출될 수밖에 없었다. 수랭식 엔진은 냉각수의 수밀 삳태만 유지된다면 라디에이터의 용량을 늘리거나 냉각 라인을 최적화하는 등의 방법으로 냉각 성능을 비교적 쉽게 향상시킬 수 있다. 그렇지만 공랭식 엔진은 방식 자체의 한계로 인해 냉각 성능의 획기적인 개선이 어렵다. 냉각성능의 한계는 곧 엔진성능의 향상에 장애물로 작용하게 된다. 또한, 공랭식 엔진은 기본적으로 실린더 블록이 바깥으로 노출되어 있는 구조이기 때문에 필연적으로 소음 문제에서 수랭식 대비 자유롭지 못하다. 게다가 공기로 엔진을 식히는 특성 상, 엔진의 냉각이 불균일하게 이루어질 수 밖에 없기 때문에 엔진의 온도 관리 측면에서도 어려움이 있었다. 엔진의 온도 관리는 배기가스 배출량과도 연결되어 있기 때문이다. 날로 강화되는 환경규제에 대응하기 위해서는 포르쉐조차 수랭식 엔진으로 갈아탈 수밖에 없었던 것이다.[2]
각주[편집]
- ↑ 〈공랭식 엔진〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 박병하 기자, 〈자동차 엔진은 왜 '수랭식'만 있을까?〉, 《모토야》, 2020-08-31
- ↑ 3.0 3.1 reze2010, 〈공냉 엔진의 장점은? | 과열되기 쉽다? 수냉 엔진과의 비교!〉, 《티스토리》, 2016-11-14
- ↑ 〈바이크의 심장, 엔진에 관한 이야기〉, 《네이버 지식백과》
참고자료[편집]
- 〈공랭식 엔진〉, 《네이버 지식백과》
- 〈바이크의 심장, 엔진에 관한 이야기〉, 《네이버 지식백과》
- 박병하 기자, 〈자동차 엔진은 왜 '수랭식'만 있을까?〉, 《모토야》, 2020-08-31
- reze2010, 〈공냉 엔진의 장점은? | 과열되기 쉽다? 수냉 엔진과의 비교!〉, 《티스토리》, 2016-11-14
같이 보기[편집]
